作为全球导航卫星系统(GNSS)的后起之秀，我国自主北斗导航卫星系统(BDS)近年来迅猛发展。“十二五”及未来“十三五”期间，已有和正在发展大规模的各类地基北斗 /GPS 站网(CORS 网、GNSS/MET 网等)，同时，空基(无人机、有人机)和天基观测载荷 研制已提上日程。所有这些观测数据将形成天空地一体化网络的北斗大数据资源。随着导航、 定位、授时等北斗传统应用的日趋成熟(图 1)，北斗大数据附加值发掘及新型应用领域产 业链的拓展将前景广阔。本项目为导航卫星创新增值应用及北斗大数据信息的深度挖掘，将干扰导航定位精度的大气折射、地表反射等误差源，“变废为宝”为遥感探测的信号源，在突破我国自主导航卫 星遥感探测关键技术的基础上，从地基探测和空基(无人机、有人机)探测两个层面，实现 软硬件一体化的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测系统。方案及成果将面向行业 应用需求，引进吸收国际前端技术，紧密结合当地资源优势，打造内蒙古自治区成为国内率 先开展北斗气象水文生态增值创新应用的省份，拓展北斗大数据在气象预报、智慧农业、智 慧水利、生态环境等领域的应用(图 1)。图 2 为北斗/GPS 环境多要素智能监测与大数据服务平台总体方案。围绕“数据获取——数据存储——分析挖掘——应用服务”这一主线进行。其中: 数据获取分为地空天三类:(1)自主研发的低成本北斗/GPS 环境多要素智能监测设备;(2)无人机搭载北斗/GPS 智能监测传感器;(3)GNSS 遥感卫星。 环境监测要素包括:农业环境生态(土壤湿度、植被水分等)、气象水文(大气水汽、积雪深度、水位等)、海洋(潮位、风场、盐度、海冰等)。 该方案将充分发挥导航卫星无源探测、高时空分辨率、低成本高产出、实时性强的优势。同时，方案涉及的监测要素及方法可实现同卫星遥感(高分卫星、降水卫星、重力卫星等) 监测的有效结合和优势互补，作为国土资源实时监测系统的有机组成部分，共同实现国家级、 区域级空天地一体化物联网遥感大数据智能监测服务。清华大学在利用地基、空基北斗/GPS 观测数据进行气象水文生态要素监测技术开发、 产品研发、软硬件研发集成等方面具备丰富的研究积累，尤其针对我国自主北斗导航系统的 创新应用，团队成果国内领先且得到国际同行的高度认可，开发并集成了一套完备的“北斗 /GPS 双模多要素智能监测”整体解决方案。除发表高水平学术论文外，已申请多项发明专 利和软件著作权(表 1)，2016 年技术成果已通过软硬件服务在青海(气象/水利/环境)、四 川(农业/气象)、山东(农业)、北京(科研单位)等地取得了初期经济效益。中心已具备 的技术基础与部分成果展示如图 3-图 6 所示，包括全国范围地基综合观测站网建设(图 3)、 空基试验与技术攻关(图 4)、监测产品研发(图 5)、软硬件设备自主研发(图 6)。所有这 些技术积累将为本方案的顺利实施提供有力保障。目前市场上尚无相关产品，并且本项目的成果产出可从如下几个方向进行多层次、全方 位的市场化对接:(1)软件模块:研制内容一产出的气象水文生态监测要素估算软件模块，可同以北斗 导航定位为主打方向的企业对接，通过嵌入本软件模块，拓宽其业务范围，在为农业、气象、 水利等部门提供导航定位服务的同时，融入气象水文生态要素同步监测的功能。不同需求定 制的软件模块按 1-10 万元每套计算，初期市场年需求量预计 50 套，预计每年产生收益 50-500 万元，市场成熟后可面向全国推广，年收益可达 1000-5000 万元。(2)监测产品:研制内容一产出的气象水文生态监测要素产品，如通过 SDCORS 监测 网络附加得到的多要素监测产品，可实现政府买单为行业公众提供服务。可与高校、科研院 所等联合申报国家级、省部级科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元。(3)新型监测设备:研究内容二所产出的面向气象农业水文应用的北斗/GPS 双模气象 水文生态多要素综合监测设备，具有低成本、小型化、多功能等优势，可独立进行市场推广。 按单套收益 5 万元计算，初期市场年需求量 50 套，预计年收益 250 万元，市场成熟后可面 向全国推广，年收益可达 500-3000 万元，并可与目前市场上通用的 GNSS 定位型接收机竞 争，实现行业接收机的更新换代及初期市场垄断。(4)演示系统:研究内容三所产出的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测演示 系统，可率先在山东省(青岛市)开展示范应用，且该创新应用模式在全国具有推广价值。 可联合申报科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元，同时可实现业务化推广应用，名 利双收。

北斗Ⅱ高速铁路路基沉降观测自动化系统是用 于指导高速铁路路基工程施工，并在高速铁路投入运营后进行 持续观测和灾害预警的自动化系统。 其主要功能为：动态连续观测高速铁路的重点路段的沉降 和位移情况，自动报表，智能预测与评估。该系统不仅可以指 导高速铁路路基的工程施工，而且可以在高速铁路投入运营后 发挥重要的灾害预警功能。该系统具有高精度、全天候、动态 连续、自动化、智能化特点，具有广阔的市场应用前景！

仅面向军工或军民融合单位公开

（一）项目背景 在实际应用中，一些油气管线的阀门与增压设备安装在偏远地区，没有 4G/5G 基站信号覆盖，无法对设备实现远程控制，是当前面临的一个主要问题。项目采用北斗短报文通信技术，其直接依靠卫星通信来实现关键设备远程控制，可以大大弥补这一短板，解决实际需求。 （二）项目简介 油气管线的阀门通常分为开关阀与调节阀，其中开关阀只能进行阀门的开闭操作，调节阀又叫做气动执行器，它可以控制阀门的开度大小。此外工业现场环境以及阀门的状态信息还需要对各种传感设备进行实时监控。用户针对阀门或传感器的控制或查询指令需要通过北斗短报文或 4G/5G 的无线通信方式传递到控制系统。 项目研制的控制系统由一个微型控制单元（MCU）结合 RS232、RS485 通信端口，北斗收发机与 4G/5G 通信模块、电磁继电器，电流转换电路，液晶屏，按键等硬件外设组成，相互协调共同实现了对工业现场阀门及传感器进行远程控制、查询与实时监控的功能。 （三）关键技术 基于北斗短报文通信的指令收发与控制技术 一个控制系统可以同时控制两路开关阀，一路调节阀和八个传感器，每个阀门与传感器在一个控制系统下都有唯一的 ID 号，而一个用户又能够同时对工业现场的多个控制系统进行控制与查询操作，针对北斗短报文自定义字段部分进行统一设计，形成三种功能的报文格式，包括指令发送报文，返回信息报文和定位信息报文。结合报文中的“设备卡号”、“阀门号”与“传感器号”字段即可实现了现场控制系统同多个阀门与传感器设备的协议组网；结合基于北斗短报文的阀门远程控制系统的多路电磁继电器与电流控制设备，既能够对现场多路开关阀与调节阀进行精确控制，还能够对现场阀门或传感器的状态信息进行实时检测或预警，对设备所在地经纬度信息进行查询，实现了用户对多设备的双向通信。 整个控制系统的指令接收，识别，处理，控制信号的生成，信息回传等功能均是通过微型控制单元（MCU）的软件部分实现的。阀门的反馈信号会通过控制系统的 IO 口进行检测，形成闭环控制，以防止指令的失效或是二次执行，增加了控制系统的可靠性。

一、主要功能和应用领域 用于飞机的导航，是各种飞机的航电系统的重要组成部分。可适用于有人驾驶的各类军用、民用和商用飞机。 二、特色及先进性 完全具有自主知识产权，目前还未见国内有同样产品生产的报道。与成都航天通信设备有限公司合作实现了该产品的产业化。技术指标完全满足飞机使用要求，不低于美国具有国际先进水平的同类产品。在2010年被中国通飞公司海鸥300型飞机采用。 海鸥300型飞机2010年首次在珠海向全球展出，是我国民用航空首架具有自主知识产权航电系统的飞机；该产品是该机航电系统中的重要组成部分。 目前正在试飞另外2款机型。 与成都航天通信设备有限公司共同撰写了该产品的中国民用航空技术标准，2014年3月，中国民航正式发布了“机载自动定向（ADF）设备”的中国民用航空技术标准CTSO-c41d。 目前研究团队已经开始该产品第二代的研发。 近期研究目标是： ？ 完成方位角调制解调数字化ASIC芯片的设计、工程化、产品化。 ？ 进一步较产品低功耗和体积，拓展到在无人机上应用。 远期研究目标是： ？ 将卫星导航、惯导及数字化罗盘三种功能整合，组成新的功能更加全面的导航系统 三、能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果 在本产品推出之前，国内还没有真正数字化的机载无线电罗盘，国内民航飞机没有使用国产的罗盘，国内军机使用的罗盘均为，基于国外进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片的，外围数字处理的模拟罗盘，性能指标差，而且稳定性不好。本产品是完全采用数字化技术进行方位角调制解调，从核心技术上解决了罗盘产品的问题，完全替代并超越了进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片。该产品完全可以在国内各种类型的飞机上使用，在2015年中国开放低空飞行市场后，具有巨大的市场应用前景。 产品照片 产品列装的海鸥-300型飞机及机舱内应用照片

用于飞机的导航，是各种飞机的航电系统的重要组成部分。可适用于有人驾驶的各类军用、民用和商用飞机。

本发明公开了一种基于人员特征的火灾疏散路径导航方法，包 括以下步骤：步骤一、通过火灾探测器获取火势信息，计算每条路径 可用于逃生的有效时间范围；步骤二、利用 RFID 读写器读取人员标 签信息，定位人员位置信息，并根据获取到的人员标签信息和人员位 置信息进行人员疏散速度分类；步骤三、对于不同速度的人员，通过 最短路径优先算法来为其计算疏散路径信息，包括从初始位置到出口 结点 D 的最短路径长度值以及路径上的所有结点；步骤四、将所述最 短路径长度值以及该路径上的所有结点发送给待疏散人员。本发明可 以有效地提高路径的利用率。

成果简介： 一、主要功能和应用领域 用于飞机的导航，是各种飞机的航电系统的重要组成部分。可适用于有人驾驶的各类军用、民用和商用飞机。 二、特色及先进性 完全具有自主知识产权，目前还未见国内有同样产品生产的报道。与成都航天通信设备有限公司合作实现了该产品的产业化。技术指标完全满足飞机使用要求，不低于美国具有国际先进水平的同类产品。在2010年被中国通飞公司海鸥300型飞机采用。 海鸥300型飞机2010年首次在珠海向全球展出，是我国民用航空首架具有自主知识产权航电系统的飞机；该产品是该机航电系统中的重要组成部分。 目前正在试飞另外2款机型。 与成都航天通信设备有限公司共同撰写了该产品的中国民用航空技术标准，2014年3月，中国民航正式发布了“机载自动定向（ADF）设备”的中国民用航空技术标准CTSO-c41d。 目前研究团队已经开始该产品第二代的研发。 近期研究目标是： 完成方位角调制解调数字化ASIC芯片的设计、工程化、产品化。 进一步较产品低功耗和体积，拓展到在无人机上应用。 远期研究目标是： 将卫星导航、惯导及数字化罗盘三种功能整合，组成新的功能更加全面的导航系统 三、能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果 在本产品推出之前，国内还没有真正数字化的机载无线电罗盘，国内民航飞机没有使用国产的罗盘，国内军机使用的罗盘均为，基于国外进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片的，外围数字处理的模拟罗盘，性能指标差，而且稳定性不好。本产品是完全采用数字化技术进行方位角调制解调，从核心技术上解决了罗盘产品的问题，完全替代并超越了进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片。该产品完全可以在国内各种类型的飞机上使用，在2015年中国开放低空飞行市场后，具有巨大的市场应用前景。

成果提出了面向实际运营需求的智能驾驶导航控制方法，突破了车辆跟踪控制强依赖于模型的技术瓶颈，提升了大惯性车辆系统的跟踪控制品质，为智能驾驶导航控制技术应用提供理论依据。 提出了一种大惯性电动客车的智能驾驶横纵向解耦控制方法，提升了大惯性客车无人驾驶环境下跟踪期望轨迹的控制精度，优化了控制结构，有效克服了其大惯性和滞后性，改善了大惯性无人驾驶客车控制的响应速度和跟踪效果；提出了一种基于前后轴融合参考的自主招车导航及控制方法，增加了对长轴距车辆的精准控制，提高了车辆导航控制的精度。

针对矿井恶劣环境中绝对定位信息缺失，利用多源融合感知技术，构建可行驶区域两侧边缘，利用中心参考轨迹种子点生成拟合跟踪轨迹。建立势场态势图，实现智能矿用掘进机井下动态避障，并设计了自适应变参数的轨迹跟踪导航控制方法，突破了智能矿用掘进机矿井下自主导航规划的技术瓶颈。 提供了一种矿井下智能驾驶的局部路径规划方法及系统，自适应调整轨迹，实现路口前矿车的横向校正，保证矿车安全的通过路口，提高下无人矿车在分岔路口的安全性；提供了一种智能掘进机横向优化控制方法及系统，在粉尘碎石恶劣环境下，并缺乏绝对定位信息时，实现智能矿用掘进机井下精确横向轨迹跟踪控制技术；提供了一种智能驾驶的自底向上平滑轨迹生成方法及系统，保证在直线路线参考点处于道路中间，在弯道路段参考点处于弯道内侧，提高掘进机行驶过程中的安全性。